曲線剛構橋通車后活荷載作用下曲率半徑對內力的影響分析

劉長虹

(保定市交通局公路勘測設計院)

曲線剛構橋通車后活荷載作用下曲率半徑對內力的影響分析

劉長虹

(保定市交通局公路勘測設計院)

以某曲線連續剛構彎橋為工程背景，通過有限元程序MIDAS建立了完整的分析模型。通過有限元程序改變活荷載的大小，分析曲梁內力的變化情況，比較分析了不同荷載下曲線剛構橋的內力變化，得出了一些有益的結論。

連續剛構彎橋;內力變化;活載;有限元

隨著山區公路的快速發展，大跨徑預應力混凝土曲線剛構橋以其能很好地適應地形、地貌的限制，使道路更加平順、等獨特優勢在近年來得到了迅速發展。但是大跨、曲線等因素的影響，增加了結構分析的難度，同時也增加了橋梁結構施工過程中的風險，本文對比分析了在施工階段不同曲線半徑剛構橋在活載作用下的梁體的內力的變化。

1 工程概況

曲線剛構橋跨徑為75.25 m+140 m+75.25 m，橋梁中線并非直線而是在半徑為3 500 m的圓上。橋梁采用變截面單箱單室箱型梁結構，根據剛構橋的受力特點箱梁最高處位于墩頂為8.8 m高，最矮處箱梁僅為1.8 m高，位于剛構橋的跨中部位，中間采用二次拋物線擬合以確定橋梁箱梁的高度。

為了分析其受力情況，采用目前較為流行的橋梁計算軟件MIDAS CIVIL進行有限元建模。

MIDAS CIVIL能較好地模擬橋梁各個情況下的受力狀態，使用界面比較友好，在各個設計單位及各大專院校比較受歡迎。

為了較好地分析其受力狀態，用MIDSA建模時有意采用了“魚骨型”模型，即每個梁單元采用3個節點，中間節點為箱梁單元的中心線，每個翼緣板端部一個節點，即為魚骨單元。

整個剛構橋上部結構由136個魚骨型箱梁單元組成。

2 橋梁模型活荷載的取值

本曲線剛構橋位于高速公路上，其取值根據橋梁設計相關規范即可。

后面分析橋梁活荷載作用下曲率半徑對曲線剛構橋內力的分析中，活載均按照規范采用公路-I級。

3 活載作用下曲率半徑對彎梁內力的影響計算結果及分析

現在以該曲線剛構橋為例，將公路-I級車道荷載加進通車后的橋梁有限元模型上，從有限元模型中提取相關數據，經過整理后結果如下。

圖1 曲線連續剛構橋車道加載圖示

表1 橋梁通車后活載作用下彎矩比較表kN·m

圖2 成橋狀態活載作用不同曲率半徑下彎矩比較圖

分析表1圖2可知，隨著橋梁曲率半徑的減小，彎矩有少量的變化，且不難發現，彎矩隨著彎曲半徑的加大而變大。

成橋狀態活載作用下，由于偏載的影響，即使是直橋，也會產生相當的扭矩。當橋梁為曲線橋時，活載作用下，扭矩會增加，如表2、圖3所示。

從圖3可以看出，市政曲線橋設計必須考慮橋梁的直、曲狀態，因為曲線橋梁的扭矩與橋梁的曲率半徑聯系十分緊密。

表2 成橋狀態活載作用下扭矩值 kN·m

圖3 成橋狀態活載作用不同曲率半徑下扭矩比較圖

表3 成橋狀態活載作用下剪力值 kN

由表3圖4可以看出，活載作用下，曲率半徑對橋梁的剪力影響很小。

圖4 成橋狀態活載作用不同曲率半徑下剪力比較圖

4 結論

成橋狀態活載作用下曲率半徑對曲線剛構的縱向彎矩影及剪力響很小，可以忽略不計，但扭矩和撓度對曲率比較敏感。曲率半徑越小，活載作用下的撓度值越大。

5 結束語

曲線剛構橋既有普通剛構橋的特點，省去了支座的安裝工藝，也有普通連續梁橋的特點，車輛在橋面行駛順暢且舒適，極大地改善了交通狀況，而且由于其結構線條平順、流暢、明快，給人以美的享受并且能較好地配合整體線形要求進行設計，日益得到廣泛的重視和應用，所以對該種結構的受力及變形特特點作詳盡的分析是十分必要的也是勢在必行的。

［1］邵容光，夏淦.混凝土彎梁橋［M］.人民交通出版社，1994.

［2］袁國干.配筋混凝土結構設計原理［M］.上海:同濟大學出版社，1990.

U442

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1008-3383(2012)02-0058-01

2011-11-29

劉長虹(1967-)，男，河北順平人，工程師，主要從事公路及橋梁工程勘察設計工作。